Техно

Идеи Теслы живы: провода и розетки больше не понадобятся

Новый передатчик энергии сможет заряжать приборы на расстоянии 5 метров

Последний удар по проводным технологиям наносят исследователи, работающие над проблемой свободной передачи энергии. Именно это направление стало одним из ключевых в Корейском институте науки и технологий (KAIST). Так, год назад ученые KAIST совместно с исследователями корейского Железнодорожного научно-исследовательского института разработали высокоэффективную систему беспроводной передачи энергии для всех видов электротранспорта. Она уже успешно внедряется на железных дорогах, в портах, аэропортах и на городском электротранспорте. Технология стала продолжением более раннего ноу-хау KAIST - системы OLEV (On-line Electric Vehicle), предназначенной для снабжения энергией электрических автомобилей.

И вот теперь специалисты Корейского института науки и технологий решили облегчить жизнь жителей квартир и работников офисов. Они представили миру беспроводной передатчик энергии DCRS (Dipole Coil Resonant System), способный работать на расстоянии пяти метров. На сегодняшний день это самый длинный диапазон среди систем беспроводной передачи энергии.

Эксперименты в этой сфере проводились давно, но выдающихся результатов пока никто не достиг. До того как свое ноу-хау представили корейцы, лидером в исследованиях беспроводной энергетики считался Массачусетский технологический институт: его система спаренного магнитного резонанса (Coupled Magnetic Resonance System, CMRS) передавала энергию на расстояние 2,1 метра. Дело было в 2007 году, и на тот момент передатчик американцев воспринимался как настоящее чудо техники. Его уже хотели запустить в массовое производство, как выяснилось, что устройство имеет определенные технологические ограничения. Необходимые для передачи резонансные катушки оказались слишком громоздкими. И передавали энергию лишь на высокой частоте (порядка 10 МГц) и при высокой добротности контура (2000). А соответственно, были сверхчувствительными к внешним воздействиям: температуре и влажности. Кроме того, передача энергии могла блокироваться телом человека. В конце концов, изобретение так и не вышло за стены лаборатории.

Команда ученых из KAIST под руководством профессора квантовой и ядерной инженерии Чун Т. Рима учла все ошибки американских коллег. Их резонансная система с дипольной катушкой (DCRS) отличается, прежде всего, усовершенствованной конструкцией. В ней используются компактные ферритовые стержни с обмоткой посередине, тогда как в американской CMRS были большие петлеобразные воздушные катушки. Работает DCRS по принципу обычного трансформатора: высокочастотный переменный ток первичной обмотки создает магнитное поле, которое затем индуцирует напряжение на вторичной обмотке. Но при этом рабочая частота снижена в 100 раз до 100 КГц, а добротность контура составляет всего 100, что значительно уменьшает чувствительность устройства к внешним воздействиям.

Эффективность работы системы зависит от расстояния между катушками и передаваемой энергии. Пиковая производительность в 1403 Вт электроэнергии на частоте 20 кГц достигается на расстоянии 3 м, 471 Вт - 4 м и 209 Вт - 5 м. В ходе передачи 100 Вт энергии система показала эффективность 36,9% на расстоянии 3 м, 18,7% - 4 м и 9,2% - 5 м.

Как поясняет, Чун Т. Рим, на практике это значит, что с системой DCRS большой жидкокристаллический телевизор может быть удален от розетки на 5 метров и получать энергию без проводного подключения к электросети. Что уж говорить о мелкогабаритной технике, как, например, мобильные телефоны. DCRS одновременно способен зарядить 40 смартфонов на расстоянии до 5 метров от передатчика. Причем если в других системах для этого необходимо класть телефон на специальную поверхность, то здесь его даже не нужно доставать из кармана. Так что такое устройство будет весьма полезным для использования в офисах компаний.

В перспективе корейские ученые намереваются усовершенствовать передатчик, "научить" его работать и на более дальних расстояниях. Перед тем, как начать массовое производство, желательно также снизить габариты системы: длина прототипа DCRS составляет сейчас 3 метра, высота 20 см и ширина 10 см. В KAIST намереваются подготовить передатчик к выпуску в течение года. А вообще специалисты убеждены, что всего через несколько лет беспроводная передача энергии станет такой же привычной технологией, как сегодня Wi-Fi.